كيف تختلف النظم البيئية الطبيعية عن تلك الاصطناعية؟ النظام البيئي: المفهوم والجوهر والأنواع والمستويات

تعد النظم البيئية أحد المفاهيم الأساسية للبيئة، وهو نظام يتضمن عدة مكونات: مجتمع من الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة، وموئل مميز، ونظام كامل من العلاقات التي يتم من خلالها تبادل المواد والطاقات. في العلم، هناك عدة تصنيفات للنظم البيئية. إحداهما تقسم جميع النظم البيئية المعروفة إلى فئتين كبيرتين: طبيعية، خلقتها الطبيعة، وصناعية، تلك التي خلقها الإنسان.

تتميز النظم البيئية الطبيعية بما يلي: وجود علاقة وثيقة بين المواد العضوية وغير العضوية، وهي دائرة مغلقة كاملة من دورة المواد: تبدأ من ظهور المادة العضوية وتنتهي بتحللها وتحللها إلى مكونات غير عضوية. المرونة والقدرة على الشفاء الذاتي.

وتتحدد جميع النظم البيئية الطبيعية بالخصائص التالية: 1. بنية الأنواع: يتم تنظيم عدد كل نوع من الحيوانات أو النباتات حسب الظروف الطبيعية. 2. البنية المكانية: تقع جميع الكائنات الحية في تسلسل هرمي أفقي أو رأسي صارم. 3. المواد الحيوية واللاحيوية. تنقسم الكائنات الحية التي يتكون منها النظام البيئي إلى كائنات غير عضوية (غير حيوية: الضوء والهواء والتربة والرياح والرطوبة والضغط) وعضوية (حيوانات حيوية ونباتات). 4. وبدوره ينقسم المكون الحيوي إلى منتج ومستهلك ومدمر.

النظم البيئية الاصطناعية النظم البيئية الاصطناعية هي مجتمعات من الحيوانات والنباتات التي تعيش في الظروف التي خلقها الإنسان لها. ويطلق عليهم أيضًا اسم noobiogeocenoses أو النظم البيئية الاجتماعية. أمثلة: الحقل، المرعى، المدينة، المجتمع، سفينة الفضاء، حديقة الحيوان، الحديقة، البركة الاصطناعية، الخزان.

الخصائص المقارنة للأنظمة البيئية الطبيعية والاصطناعية الأنظمة البيئية الطبيعية الأنظمة البيئية الاصطناعية المكون الرئيسي هو الطاقة الشمسية، فهي تتلقى الطاقة بشكل أساسي من الوقود والأغذية الجاهزة (غيرية التغذية) تشكل تربة خصبة تستنزف التربة جميع النظم البيئية الطبيعية تمتص ثاني أكسيد الكربون وتنتج الأكسجين تستهلك معظم النظم البيئية الاصطناعية. الأكسجين وإنتاج ثاني أكسيد الكربون تنوع كبير في الأنواع عدد محدود من أنواع الكائنات الحية استقرار عالي وقدرة على التنظيم الذاتي والشفاء الذاتي استقرار ضعيف، لأن مثل هذا النظام البيئي يعتمد على النشاط البشري استقلاب مغلق سلسلة استقلابية مفتوحة يخلق موائل للحيوانات والنباتات البرية يدمر موائل الحياة البرية

النظم البيئية عبارة عن مجمعات طبيعية موحدة تتشكل من خلال مزيج من الكائنات الحية وموائلها. يدرس علم البيئة هذه التكوينات.

ظهر مصطلح "النظام البيئي" في عام 1935. وقد اقترحه عالم البيئة الإنجليزي أ. تانسلي. مجمع طبيعي أو طبيعي من صنع الإنسان تكون فيه المكونات الحية وغير المباشرة على علاقة وثيقة من خلال عملية التمثيل الغذائي وتوزيع تدفق الطاقة - كل هذا مدرج في مفهوم "النظام البيئي". هناك أنواع مختلفة من النظم البيئية. وتنقسم هذه الوحدات الوظيفية الأساسية للمحيط الحيوي إلى مجموعات منفصلة وتدرسها العلوم البيئية.

التصنيف حسب المنشأ

هناك أنظمة بيئية مختلفة على كوكبنا. يتم تصنيف أنواع النظم البيئية بطريقة معينة. ومع ذلك، فمن المستحيل ربط كل تنوع وحدات المحيط الحيوي هذه معًا. ولهذا السبب هناك عدة تصنيفات للنظم البيئية. على سبيل المثال، تتميز بالأصل. هذا:

1. النظم البيئية الطبيعية (الطبيعية).. وتشمل هذه المجمعات التي يتم فيها تداول المواد دون أي تدخل بشري.
2. النظم البيئية الاصطناعية (البشرية).لقد خلقها الإنسان ولا يمكن أن توجد إلا بدعمه المباشر.

النظم البيئية الطبيعية

المجمعات الطبيعية الموجودة دون مشاركة الإنسان لها تصنيفها الداخلي الخاص. هناك الأنواع التالية من النظم البيئية الطبيعية المعتمدة على الطاقة:

تعتمد بشكل كامل على الإشعاع الشمسي.

تلقي الطاقة ليس فقط من الجرم السماوي، ولكن أيضًا من مصادر طبيعية أخرى.

أول هذين النوعين من النظم البيئية غير منتج. ومع ذلك، فإن مثل هذه المجمعات الطبيعية مهمة للغاية لكوكبنا، لأنها موجودة على مساحات شاسعة وتؤثر على تكوين المناخ، وتنظيف كميات كبيرة من الغلاف الجوي، وما إلى ذلك.

المجمعات الطبيعية التي تستقبل الطاقة من عدة مصادر هي الأكثر إنتاجية.

وحدات المحيط الحيوي الاصطناعية

النظم البيئية البشرية المنشأ مختلفة أيضًا. تشمل أنواع النظم البيئية المدرجة في هذه المجموعة ما يلي:

النظم الإيكولوجية الزراعية التي تظهر نتيجة للزراعة البشرية؛

النظم البيئية التكنولوجية الناشئة نتيجة للتنمية الصناعية؛

النظم البيئية الحضرية الناتجة عن إنشاء المستوطنات.

كل هذه أنواع من النظم البيئية البشرية المنشأ التي تم إنشاؤها بمشاركة مباشرة من البشر.

تنوع المكونات الطبيعية للمحيط الحيوي

هناك أنواع وأنواع مختلفة من النظم البيئية الطبيعية. علاوة على ذلك، يميزها علماء البيئة على أساس الظروف المناخية والطبيعية لوجودها. وبالتالي، هناك ثلاث مجموعات وعدد من الوحدات المختلفة للمحيط الحيوي.

الأنواع الرئيسية للنظم البيئية الطبيعية:

أرضي؛

مياه عذبة؛

البحرية.

المجمعات الطبيعية الأرضية

تشمل مجموعة متنوعة من أنواع النظم البيئية الأرضية ما يلي:

التندرا في القطب الشمالي وجبال الألب.

الغابات الصنوبرية الشمالية؛

الكتل النفضية في المنطقة المعتدلة.

السافانا والمراعي الاستوائية؛

تشابارال، وهي مناطق ذات صيف جاف وشتاء ممطر؛

الصحاري (سواء الشجيرة أو العشبية)؛

غابات استوائية شبه دائمة الخضرة تقع في مناطق تتميز بمواسم جافة ورطبة؛

الغابات المطيرة الاستوائية دائمة الخضرة.

بالإضافة إلى الأنواع الرئيسية من النظم الإيكولوجية، هناك أيضا أنظمة انتقالية. هذه هي غابات التندرا وشبه الصحاري وما إلى ذلك.

أسباب وجود أنواع مختلفة من المجمعات الطبيعية

بأي مبدأ توجد النظم البيئية الطبيعية المختلفة على كوكبنا؟ توجد أنواع النظم البيئية ذات الأصل الطبيعي في منطقة أو أخرى اعتمادًا على كمية الأمطار ودرجة حرارة الهواء. ومن المعروف أن المناخ في أجزاء مختلفة من العالم لديه اختلافات كبيرة. وفي الوقت نفسه، فإن الكمية السنوية لهطول الأمطار ليست هي نفسها. يمكن أن يتراوح من 0 إلى 250 ملم أو أكثر. في هذه الحالة، يسقط هطول الأمطار بالتساوي خلال جميع الفصول، أو يسقط في الغالب خلال فترة رطبة معينة. يختلف متوسط ​​درجة الحرارة السنوية أيضًا على كوكبنا. ويمكن أن تتراوح من القيم السلبية إلى ثمانية وثلاثين درجة مئوية. يختلف أيضًا ثبات تسخين الكتل الهوائية. قد لا يكون هناك اختلافات كبيرة على مدار العام، كما هو الحال، على سبيل المثال، عند خط الاستواء، أو قد يتغير باستمرار.

خصائص المجمعات الطبيعية

يؤدي تنوع أنواع النظم البيئية الطبيعية للمجموعة الأرضية إلى حقيقة أن لكل منها خصائصها المميزة. وهكذا، في التندرا، التي تقع شمال التايغا، هناك مناخ بارد جدا. تتميز هذه المنطقة بمتوسط ​​درجات حرارة سنوية سلبية ودورات ليلية نهارية قطبية. يستمر الصيف في هذه الأجزاء بضعة أسابيع فقط. وفي الوقت نفسه، فإن الأرض لديها الوقت لتذوب إلى عمق متر صغير. يسقط هطول الأمطار في التندرا أقل من 200-300 ملم على مدار العام. نظرًا لهذه الظروف المناخية، فإن هذه الأراضي فقيرة بالنباتات، والتي تتمثل في الأشنات والطحالب التي تنمو ببطء، بالإضافة إلى شجيرات التوت البري والتوت القزمية أو الزاحفة. في بعض الأحيان يمكنك أن تجتمع

الحيوانات ليست غنية أيضًا. ويمثلها الرنة والثدييات الصغيرة المختبئة، وكذلك الحيوانات المفترسة مثل القاقم والثعلب القطبي الشمالي وابن عرس. يتم تمثيل عالم الطيور بالبومة القطبية ورايات الثلج والزقزاق. الحشرات في التندرا هي في الغالب من الأنواع ثنائيات الأجنحة. نظام التندرا البيئي ضعيف للغاية بسبب ضعف قدرته على التعافي.

تقع التايغا في المناطق الشمالية من أمريكا وأوراسيا، وهي متنوعة للغاية. يتميز هذا النظام البيئي بفصول شتاء باردة وطويلة وهطول أمطار غزيرة على شكل ثلج. يتم تمثيل النباتات بمساحات صنوبرية دائمة الخضرة تنمو فيها أشجار التنوب والتنوب والصنوبر والصنوبر. يشمل ممثلو عالم الحيوان الموظ والغرير والدببة والسناجب والسمور ولفيرين والذئاب والوشق والثعالب والمنك. وتتميز التايغا بوجود العديد من البحيرات والمستنقعات.

يتم تمثيل النظم البيئية التالية بالغابات عريضة الأوراق. توجد أنواع النظام البيئي من هذا النوع في شرق الولايات المتحدة وشرق آسيا وأوروبا الغربية. وهي منطقة مناخية موسمية، حيث تنخفض درجات الحرارة في الشتاء إلى ما دون الصفر، ويتراوح معدل هطول الأمطار فيها ما بين 750 و1500 ملم على مدار العام. تتمثل النباتات في هذا النظام البيئي في الأشجار ذات الأوراق العريضة مثل خشب الزان والبلوط والرماد والزيزفون. توجد شجيرات وطبقة سميكة من العشب هنا. يتم تمثيل الحيوانات بالدببة والموظ والثعالب والوشق والسناجب والزبابة. يعيش البوم ونقار الخشب والشحرور والصقور في مثل هذا النظام البيئي.

توجد مناطق السهوب المعتدلة في أوراسيا وأمريكا الشمالية. نظائرها هي tussocks في نيوزيلندا، وكذلك بامباس في أمريكا الجنوبية. المناخ في هذه المناطق موسمي. في الصيف، ترتفع درجة حرارة الهواء من درجات دافئة معتدلة إلى درجات عالية جدًا. درجات الحرارة في فصل الشتاء سلبية. خلال العام، يتراوح هطول الأمطار من 250 إلى 750 ملم. يتم تمثيل نباتات السهوب بشكل أساسي بواسطة أعشاب العشب. تشمل الحيوانات البيسون والظباء والسايغا والغوفر والأرانب والغرير والذئاب والضباع.

تقع تشابارال في البحر الأبيض المتوسط، وكذلك في كاليفورنيا وجورجيا والمكسيك والشواطئ الجنوبية لأستراليا. وهي مناطق ذات مناخ معتدل معتدل، حيث ينخفض ​​معدل هطول الأمطار من 500 إلى 700 ملم على مدار العام. يشمل الغطاء النباتي هنا الشجيرات والأشجار ذات الأوراق الصلبة دائمة الخضرة، مثل الفستق البري والغار وغيرها.

توجد النظم البيئية مثل السافانا في شرق ووسط أفريقيا وأمريكا الجنوبية وأستراليا. يقع جزء كبير منهم في جنوب الهند. وهي مناطق ذات مناخ حار وجاف، حيث ينخفض ​​معدل هطول الأمطار من 250 إلى 750 ملم على مدار العام. الغطاء النباتي عشبي بشكل أساسي، ولا توجد هنا وهناك سوى الأشجار المتساقطة النادرة (النخيل والباوباب والسنط). وتمثل الحيوانات الحمير الوحشية والظباء ووحيد القرن والزرافات والفهود والأسود والنسور وغيرها. ويوجد في هذه الأجزاء العديد من الحشرات الماصة للدماء مثل ذبابة تسي تسي.

توجد الصحاري في أجزاء من أفريقيا وشمال المكسيك وغيرها. والمناخ هنا جاف، حيث يقل معدل هطول الأمطار عن 250 ملم في السنة. الأيام في الصحاري حارة والليالي باردة. يتم تمثيل الغطاء النباتي بالصبار والشجيرات المتناثرة ذات أنظمة الجذر الواسعة. من بين ممثلي عالم الحيوان، تنتشر الغوفر والجربوع والظباء والذئاب. وهذا نظام بيئي هش، يمكن تدميره بسهولة بسبب التآكل الناتج عن المياه والرياح.

توجد الغابات النفضية الاستوائية شبه دائمة الخضرة في أمريكا الوسطى وآسيا. تواجه هذه المناطق مواسم جافة ورطبة بالتناوب. متوسط ​​هطول الأمطار السنوي هو من 800 إلى 1300 ملم. تسكن الغابات الاستوائية حيوانات غنية.

توجد الغابات المطيرة الاستوائية في أجزاء كثيرة من كوكبنا. توجد في أمريكا الوسطى، وشمال أمريكا الجنوبية، ووسط وغرب أفريقيا الاستوائية، والمناطق الساحلية في شمال غرب أستراليا، وكذلك في جزر المحيط الهادئ والمحيط الهندي. الظروف المناخية الدافئة في هذه الأجزاء ليست موسمية. هطول الأمطار الغزيرة يتجاوز حد 2500 ملم على مدار العام. يتميز هذا النظام بتنوع كبير في النباتات والحيوانات.

المجمعات الطبيعية الموجودة، كقاعدة عامة، ليس لها أي حدود واضحة. بينهما هناك بالضرورة منطقة انتقالية. في ذلك، لا يحدث تفاعل السكان من أنواع مختلفة من النظم الإيكولوجية فحسب، بل تحدث أيضًا أنواع خاصة من الكائنات الحية. وبالتالي، تشتمل المنطقة الانتقالية على تنوع أكبر في الحيوانات والنباتات مقارنة بالمناطق المحيطة.

المجمعات الطبيعية المائية

يمكن أن توجد وحدات المحيط الحيوي هذه في المسطحات المائية العذبة والبحار. أول هذه تشمل النظم البيئية مثل:

العدسي عبارة عن خزانات، أي المياه الراكدة؛

لوتيك، ممثلة بالجداول والأنهار والينابيع؛

مناطق ارتفاع مياه القاع إلى السطح حيث يحدث الصيد الإنتاجي؛

المضايق والخلجان ومصبات الأنهار، وهي مصبات الأنهار؛

مناطق الشعاب المرجانية في المياه العميقة.

مثال على مجمع طبيعي

يميز علماء البيئة مجموعة واسعة من أنواع النظم البيئية الطبيعية. ومع ذلك، فإن وجود كل واحد منهم يتبع نفس النمط. من أجل فهم التفاعل بين جميع الكائنات الحية وغير الحية في وحدة المحيط الحيوي بشكل أعمق، فكر في الأنواع. جميع الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات التي تعيش هنا لها تأثير مباشر على التركيب الكيميائي للهواء والتربة.

المرج هو نظام توازن يتضمن عناصر مختلفة. البعض منهم، المنتجون الكبار، وهم نباتات عشبية، ينتجون المنتجات العضوية لهذا المجتمع الأرضي. علاوة على ذلك، يتم تنفيذ حياة المجمع الطبيعي بسبب السلسلة الغذائية البيولوجية. تتغذى الحيوانات النباتية أو المستهلكين الأساسيين على أعشاب المروج وأجزائها. هؤلاء هم ممثلو الحيوانات مثل الحيوانات العاشبة الكبيرة والحشرات والقوارض وأنواع عديدة من اللافقاريات (غوفر والأرنب والحجل وما إلى ذلك).

يتغذى المستهلكون الأساسيون على المستهلكين الثانويين، الذين يشملون الطيور والثدييات آكلة اللحوم (الذئب، البومة، الصقر، الثعلب، إلخ). بعد ذلك، تشارك المخفضات في العمل. وبدونها، يكون الوصف الكامل للنظام البيئي مستحيلا. وتشكل أنواع كثيرة من الفطريات والبكتيريا هذه العناصر في تركيبها الطبيعي. المحللون يتحللون المنتجات العضوية إلى الحالة المعدنية. إذا كانت ظروف درجة الحرارة مواتية، فإن بقايا النباتات والحيوانات الميتة تتحلل بسرعة إلى مركبات بسيطة. تحتوي بعض هذه المكونات على بطاريات يتم ترشيحها وإعادة استخدامها. الجزء الأكثر استقرارًا من البقايا العضوية (الدبال، السليلوز، إلخ) يتحلل ببطء أكبر، مما يغذي عالم النبات.

النظم البيئية البشرية المنشأ

المجمعات الطبيعية التي تمت مناقشتها أعلاه قادرة على الوجود دون أي تدخل بشري. الوضع مختلف تماما في النظم الإيكولوجية البشرية المنشأ. اتصالاتهم تعمل فقط بمشاركة مباشرة من الشخص. على سبيل المثال، النظام البيئي الزراعي. الشرط الرئيسي لوجودها ليس فقط استخدام الطاقة الشمسية، ولكن أيضًا الحصول على "الإعانات" على شكل نوع من الوقود.

جزئيا، هذا النظام يشبه الطبيعي. ولوحظت أوجه التشابه مع المجمع الطبيعي أثناء نمو وتطور النباتات، والذي يحدث بسبب طاقة الشمس. ومع ذلك، فإن الزراعة مستحيلة دون إعداد التربة وحصادها. وتتطلب هذه العمليات دعم الطاقة من المجتمع البشري.

ما نوع النظام البيئي الذي تنتمي إليه المدينة؟ هذا مجمع من صنع الإنسان حيث تكون طاقة الوقود ذات أهمية كبيرة. استهلاكها أعلى مرتين إلى ثلاث مرات من تدفق الأشعة الشمسية. يمكن مقارنة المدينة بالأنظمة البيئية في أعماق البحار أو الكهوف. بعد كل شيء، فإن وجود هذه التكاثر الحيوي يعتمد إلى حد كبير على توريد المواد والطاقة من الخارج.

ظهرت النظم البيئية الحضرية من خلال عملية تاريخية تسمى التحضر. وتحت تأثيره، غادر سكان البلدان المناطق الريفية، وأنشأوا مستوطنات كبيرة. تدريجيا، عززت المدن بشكل متزايد دورها في تنمية المجتمع. في الوقت نفسه، لتحسين الحياة، أنشأ الإنسان نفسه نظاما حضريا معقدا. وأدى ذلك إلى فصل معين للمدن عن الطبيعة وتعطيل المجمعات الطبيعية الموجودة. يمكن تسمية نظام الاستيطان بالحضري. ومع ذلك، مع تطور الصناعة، تغيرت الأمور إلى حد ما. ما هو نوع النظام البيئي الذي تنتمي إليه المدينة التي يعمل المصنع أو المصنع على أراضيها؟ بل يمكن تسميتها حضرية صناعية. يتكون هذا المجمع من مناطق وأقاليم سكنية توجد بها منشآت تنتج مجموعة متنوعة من المنتجات. يختلف النظام البيئي للمدينة عن النظام البيئي الطبيعي في تدفق أكثر وفرة وسامة للنفايات المختلفة.

ومن أجل تحسين بيئتهم المعيشية، يقوم الناس بإنشاء ما يسمى بالأحزمة الخضراء حول مستوطناتهم. وهي تتكون من المروج العشبية والشجيرات والأشجار والبرك. تنتج هذه النظم البيئية الطبيعية صغيرة الحجم منتجات عضوية لا تلعب دورًا خاصًا في الحياة الحضرية. ومن أجل البقاء، يحتاج الناس إلى الغذاء والوقود والمياه والكهرباء من الخارج.

لقد غيرت عملية التحضر بشكل كبير حياة كوكبنا. لقد أدى تأثير النظام البشري المنشأ بشكل مصطنع إلى تغيير الطبيعة بشكل كبير على مساحات شاسعة من الأرض. في الوقت نفسه، تؤثر المدينة ليس فقط على تلك المناطق التي توجد فيها الكائنات المعمارية والإنشائية نفسها. ويؤثر على مناطق واسعة وخارجها. على سبيل المثال، مع زيادة الطلب على المنتجات الخشبية، يقوم الناس بقطع الغابات.

أثناء عمل المدينة، تدخل العديد من المواد المختلفة إلى الغلاف الجوي. أنها تلوث الهواء وتغير الظروف المناخية. تتمتع المدن بغطاء سحابي أعلى وأشعة شمس أقل، والمزيد من الضباب والرذاذ، وتكون أكثر دفئًا قليلاً من المناطق الريفية القريبة.

محاضرة رقم 5. النظم البيئية الاصطناعية

5.1 النظم البيئية الطبيعية والاصطناعية

في المحيط الحيوي، بالإضافة إلى التكاثر الحيوي الطبيعي والنظم الإيكولوجية، هناك مجتمعات تم إنشاؤها بشكل مصطنع من خلال النشاط الاقتصادي البشري - النظم الإيكولوجية البشرية المنشأ.

تتميز النظم البيئية الطبيعية بتنوع كبير في الأنواع، وهي موجودة لفترة طويلة، وهي قادرة على التنظيم الذاتي، وتتمتع بقدر كبير من الاستقرار والمرونة. تبقى الكتلة الحيوية والمواد المغذية التي تم إنشاؤها فيها ويتم استخدامها داخل التكاثر الحيوي، مما يؤدي إلى إثراء مواردها.

النظم البيئية الاصطناعية - تشكل النباتات الزراعية (حقول القمح والبطاطس وحدائق الخضروات والمزارع مع المراعي المجاورة وبرك الأسماك، وما إلى ذلك) جزءًا صغيرًا من سطح الأرض، ولكنها توفر حوالي 90٪ من الطاقة الغذائية.

وقد رافق تطور الزراعة منذ القدم التدمير الكامل للغطاء النباتي على مساحات واسعة من أجل إفساح المجال لعدد قليل من الأنواع التي يختارها الإنسان الأكثر ملاءمة للغذاء.

ومع ذلك، فإن النشاط البشري في المجتمع الزراعي في البداية يتناسب مع الدورة البيوكيميائية ولم يغير تدفق الطاقة في المحيط الحيوي. في الإنتاج الزراعي الحديث، زاد بشكل حاد استخدام الطاقة المركبة أثناء الزراعة الميكانيكية للأرض، واستخدام الأسمدة والمبيدات الحشرية. وهذا يعطل توازن الطاقة الإجمالي في المحيط الحيوي، مما قد يؤدي إلى عواقب لا يمكن التنبؤ بها.

مقارنة النظم البيئية الطبيعية والمبسطة من صنع الإنسان

(بعد ميلر، 1993)

النظام البيئي الطبيعي (مستنقع ، مرج ، غابة)	النظام البيئي البشري المنشأ (الحقل، المصنع، المنزل)
يستقبل، يحول، يتراكم الطاقة الشمسية	تستهلك الطاقة من الوقود الأحفوري والنووي
ينتج الأكسجين ويستهلك ثاني أكسيد الكربون	يستهلك الأكسجين وينتج ثاني أكسيد الكربون عند حرق الحفريات
تشكل التربة الخصبة	يستنزف أو يشكل تهديدا للتربة الخصبة
يتراكم الماء وينقيه ويستهلكه تدريجياً	يستهلك الكثير من الماء ويلوثه
يخلق موائل لمجموعة متنوعة من أنواع الحياة البرية	يدمر موائل العديد من أنواع الحياة البرية
مرشحات مجانية ويطهر الملوثات والنفايات	تنتج ملوثات ونفايات يجب تطهيرها على حساب الجمهور
لديه القدرة الحفاظ على الذات والشفاء الذاتي	يتطلب تكاليف عالية للصيانة والترميم المستمر

5.2 النظم البيئية الاصطناعية

5.2.1 النظم الإيكولوجية الزراعية

النظام البيئي الزراعي(من الحقل الزراعي اليوناني) - مجتمع حيوي أنشأه البشر وصيانته بانتظام من أجل الحصول على المنتجات الزراعية. يشمل عادة مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش على الأراضي الزراعية.

تشمل النظم الإيكولوجية الزراعية الحقول والبساتين وحدائق الخضروات وكروم العنب ومجمعات الماشية الكبيرة مع المراعي الاصطناعية المجاورة.

من السمات المميزة للنظم الإيكولوجية الزراعية انخفاض الموثوقية البيئية، ولكن الإنتاجية العالية لنوع واحد (عدة) أو أصناف من النباتات أو الحيوانات المزروعة. الفرق الرئيسي بينها وبين النظم البيئية الطبيعية هو هيكلها المبسط وتكوين الأنواع المستنفدة.

تختلف النظم البيئية الزراعية عن النظم البيئية الطبيعية عدد من الميزات:

1. يتم تقليل تنوع الكائنات الحية فيها بشكل حاد للحصول على أعلى إنتاج ممكن.

في حقل الجاودار أو القمح، بالإضافة إلى زراعة الحبوب الأحادية، يمكنك العثور على عدد قليل فقط من أنواع الأعشاب الضارة. في المرج الطبيعي، يكون التنوع البيولوجي أعلى بكثير، ولكن الإنتاجية البيولوجية أقل بعدة مرات مما كانت عليه في الحقل المزروع.

يعد التنظيم الاصطناعي لأعداد الآفات، في معظم الأحيان، شرطًا ضروريًا للحفاظ على النظم الإيكولوجية الزراعية. لذلك، في الممارسة الزراعية، يتم استخدام وسائل قوية لقمع عدد الأنواع غير المرغوب فيها: المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن العواقب البيئية لهذه الإجراءات تؤدي إلى عدد من الآثار غير المرغوب فيها بخلاف تلك التي تستخدم من أجلها.

2. يتم الحصول على أنواع النباتات والحيوانات الزراعية في النظم الإيكولوجية الزراعية نتيجة الانتقاء الاصطناعي وليس الطبيعي، ولا يمكنها الصمود في صراع البقاء مع الأنواع البرية دون دعم بشري.

ونتيجة لذلك، هناك تضييق حاد في القاعدة الوراثية للمحاصيل الزراعية، التي تعتبر حساسة للغاية للانتشار الهائل للآفات والأمراض.

3. النظم الإيكولوجية الزراعية أكثر انفتاحا؛ حيث يتم إزالة المادة والطاقة منها مع المحاصيل والمنتجات الحيوانية، وكذلك نتيجة لتدمير التربة.

في التكاثر الحيوي الطبيعي، يتم استهلاك الإنتاج الأولي للنباتات في العديد من سلاسل الغذاء ويعود مرة أخرى إلى نظام الدورة البيولوجية في شكل ثاني أكسيد الكربون والماء وعناصر التغذية المعدنية.

بسبب الحصاد المستمر وتعطيل عمليات تكوين التربة، مع زراعة الزراعة الأحادية على المدى الطويل على الأراضي المزروعة، يحدث انخفاض تدريجي في خصوبة التربة. هذا الوضع في البيئة يسمى قانون تناقص الغلة .

وبالتالي، من أجل زراعة حكيمة وعقلانية، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار استنزاف موارد التربة والحفاظ على خصوبة التربة بمساعدة التكنولوجيا الزراعية المحسنة، وتناوب المحاصيل الرشيد وغيرها من التقنيات.

إن تغير الغطاء النباتي في النظم الإيكولوجية الزراعية لا يحدث بشكل طبيعي، بل بإرادة الإنسان، الأمر الذي لا يكون له دائمًا تأثير جيد على جودة العوامل اللاأحيائية الموجودة فيه. هذا ينطبق بشكل خاص على خصوبة التربة.

الفرق الرئيسي النظم البيئية الزراعية من النظم البيئية الطبيعية - الحصول على طاقة إضافية للأداء الطبيعي.

تشير الطاقة الإضافية إلى أي نوع من الطاقة يتم إدخاله إلى النظم الإيكولوجية الزراعية. يمكن أن تكون هذه القوة العضلية للإنسان أو الحيوان، وأنواع مختلفة من الوقود لتشغيل الآلات الزراعية، والأسمدة، والمبيدات الحشرية، والإضاءة الإضافية، وما إلى ذلك. يشمل مفهوم "الطاقة الإضافية" أيضًا سلالات جديدة من الحيوانات الأليفة وأنواع النباتات المزروعة التي تم إدخالها في هيكل النظم الإيكولوجية الزراعية.

تجدر الإشارة إلى أن النظم الإيكولوجية الزراعية موجودة المجتمعات الهشة للغاية. إنهم غير قادرين على الشفاء الذاتي والتنظيم الذاتي، ويتعرضون لخطر الموت بسبب التكاثر الجماعي للآفات أو الأمراض.

سبب عدم الاستقرار هو أن النباتات الزراعية تتكون من نوع واحد (أحادي) أو في كثير من الأحيان من 2-3 أنواع كحد أقصى. هذا هو السبب في أن أي مرض أو أي آفة يمكن أن تدمر التكاثر الزراعي. ومع ذلك، يقوم الناس عمدا بتبسيط هيكل التكاثر الزراعي من أجل الحصول على أقصى عائد للإنتاج. تعد النباتات الزراعية أكثر عرضة للتآكل والترشيح والتملح وغزو الآفات من النباتات الطبيعية (الغابات والمروج والمراعي). بدون مشاركة الإنسان، توجد محاصيل الحبوب والخضروات لمدة لا تزيد عن عام، ونباتات التوت - 3-4، ومحاصيل الفاكهة - 20-30 سنة. ثم يتفككون أو يموتون.

الاستفادة من الأمراض الزراعيةتواجه النظم البيئية الطبيعية إنتاج الغذاء اللازم للإنسان وفرصًا كبيرة لزيادة الإنتاجية. ومع ذلك، لا يتم تنفيذها إلا من خلال العناية المستمرة بخصوبة الأرض، وتزويد النباتات بالرطوبة، وحماية السكان المزروعين وأصناف وسلالات النباتات والحيوانات من الآثار الضارة للنباتات والحيوانات الطبيعية.

جميع النظم الإيكولوجية الزراعية للحقول والحدائق ومروج المراعي وحدائق الخضروات والدفيئات التي تم إنشاؤها بشكل مصطنع في الممارسة الزراعية هي الأنظمة المدعومة خصيصًا من قبل البشر.

وفيما يتعلق بالمجتمعات التي تتطور في النظم الإيكولوجية الزراعية، فإن التركيز يتغير تدريجياً فيما يتعلق بالتطور العام للمعرفة البيئية. بدلاً من الأفكار حول الطبيعة المجزأة للروابط المصاحبة والتبسيط الشديد للتكاثر الزراعي، يظهر فهم لتنظيمها النظامي المعقد، حيث يؤثر البشر بشكل كبير على الروابط الفردية فقط، ويستمر النظام بأكمله في التطور وفقًا للقوانين الطبيعية.

من وجهة نظر بيئية، من الخطير للغاية تبسيط البيئة الطبيعية للإنسان، وتحويل المشهد بأكمله إلى مشهد زراعي. يجب أن تكون الإستراتيجية الرئيسية لإنشاء مناظر طبيعية عالية الإنتاجية ومستدامة هي الحفاظ على تنوعها وتعزيزه.

وإلى جانب الحفاظ على الحقول عالية الإنتاجية، ينبغي إيلاء عناية خاصة للحفاظ على المناطق المحمية التي لا تخضع للتأثيرات البشرية. تعد المحميات ذات التنوع الغني بالأنواع مصدرًا للأنواع للمجتمعات التي تتعافى على التوالي.

الخصائص المقارنة للنظم الإيكولوجية الطبيعية والنظم الإيكولوجية الزراعية

النظم البيئية الطبيعية	النظم الإيكولوجية الزراعية
الوحدات الأولية الطبيعية الأولية للمحيط الحيوي، والتي تشكلت أثناء التطور	الوحدات الأولية الاصطناعية الثانوية للمحيط الحيوي التي يحولها الإنسان
أنظمة معقدة تحتوي على عدد كبير من الأنواع الحيوانية والنباتية التي تهيمن عليها مجموعات من عدة أنواع. وهي تتميز بتوازن ديناميكي مستقر يتحقق عن طريق التنظيم الذاتي	أنظمة مبسطة مع مجموعات مهيمنة من نوع نباتي أو حيواني واحد. فهي مستقرة وتتميز بتباين هيكل الكتلة الحيوية الخاصة بها
يتم تحديد الإنتاجية من خلال الخصائص التكيفية للكائنات الحية المشاركة في دورة المواد	يتم تحديد الإنتاجية حسب مستوى النشاط الاقتصادي وتعتمد على القدرات الاقتصادية والفنية
تستخدم الحيوانات المنتجات الأولية وتشارك في دورة المواد. "الاستهلاك" يحدث في وقت واحد تقريبًا مع "الإنتاج"	يتم حصاد المحصول لتلبية احتياجات الإنسان وإطعام الماشية. تتراكم المادة الحية لبعض الوقت دون أن يتم استهلاكها. أعلى إنتاجية تتطور فقط لفترة قصيرة

5.2.2 النظم البيئية الصناعية الحضرية

يختلف الوضع تمامًا في النظم البيئية التي تشمل الأنظمة الصناعية الحضرية - حيث تحل طاقة الوقود محل الطاقة الشمسية تمامًا. وبالمقارنة مع تدفق الطاقة في النظم الإيكولوجية الطبيعية، فإن استهلاكها هنا أعلى بمقدار مرتين إلى ثلاث مرات.

وفيما يتعلق بما سبق، تجدر الإشارة إلى أن النظم البيئية الاصطناعية لا يمكن أن توجد بدون أنظمة طبيعية، في حين أن النظم البيئية الطبيعية يمكن أن توجد بدون أنظمة بشرية المنشأ.

النظم الحضرية

النظام الحضري (النظام الحضري)- "نظام طبيعي بشري غير مستقر يتكون من أشياء معمارية وإنشائية وأنظمة بيئية طبيعية مضطربة بشكل حاد" (Reimers، 1990).

مع تطور المدينة، أصبحت مناطقها الوظيفية أكثر تميزا - هذه هي الصناعية والسكنية وحديقة الغابات.

المناطق الصناعية- هذه هي المناطق التي تتركز فيها المنشآت الصناعية لمختلف الصناعات (المعادن، الكيميائية، الهندسة الميكانيكية، الإلكترونيات، إلخ). وهي المصادر الرئيسية للتلوث البيئي.

المناطق السكنية- هذه هي المناطق التي تتركز فيها المباني السكنية والمباني الإدارية والمرافق الثقافية والتعليمية وغيرها.

حديقة غابات -هذه منطقة خضراء حول المدينة، يزرعها الإنسان، أي أنها تتكيف مع الترفيه الجماعي والرياضة والترفيه. أقسامها ممكنة أيضا داخل المدن، ولكن عادة هنا حدائق المدينة- مزارع الأشجار في المدينة، تشغل مساحات كبيرة وتخدم المواطنين أيضاً للترفيه. على عكس الغابات الطبيعية وحتى حدائق الغابات، فإن حدائق المدينة والمزارع الصغيرة المماثلة في المدينة (الساحات والشوارع) ليست أنظمة ذاتية الاستدامة والتنظيم الذاتي.

تسمى مناطق منتزهات الغابات وحدائق المدينة ومناطق أخرى من الأراضي المخصصة والمكيفة خصيصًا لاستجمام الناس ترفيهيةالمناطق (الأقاليم والأقسام وما إلى ذلك).

يؤدي تعميق عمليات التحضر إلى تعقيد البنية التحتية للمدينة. البدء في احتلال مكان مهم ينقلو تسهيلات النقل(الطرق ومحطات الوقود والجراجات ومحطات الخدمة والسكك الحديدية ببنيتها التحتية المعقدة، بما في ذلك مترو الأنفاق - المترو؛ والمطارات التي بها مجمع خدمات، وما إلى ذلك). أنظمة النقلعبور جميع المناطق الوظيفية للمدينة والتأثير على البيئة الحضرية بأكملها (البيئة الحضرية).

البيئة المحيطة بالشخصوفي ظل هذه الظروف، فهي عبارة عن مجموعة من البيئات غير الحيوية والاجتماعية التي تؤثر بشكل مشترك ومباشر على الناس واقتصادهم. في الوقت نفسه، وفقا ل N. F. Reimers (1990)، يمكن تقسيمها إلى بيئة طبيعيةو البيئة الطبيعية التي تحولها الإنسان(المناظر الطبيعية البشرية المنشأ حتى البيئة الاصطناعية للأشخاص - المباني والطرق الإسفلتية والإضاءة الاصطناعية وما إلى ذلك، أي. البيئة الاصطناعية).

بشكل عام، تعد البيئة الحضرية والمستوطنات الحضرية جزءًا من ذلك تكنوسفير,أي أن المحيط الحيوي قد حوله الإنسان بشكل جذري إلى أشياء تقنية ومن صنع الإنسان.

بالإضافة إلى الجزء الأرضي من المناظر الطبيعية، فإن أساسها الحجري، أي الجزء السطحي من الغلاف الصخري، والذي يسمى عادة البيئة الجيولوجية، يقع أيضًا في مدار النشاط الاقتصادي البشري (E. M. Sergeev، 1979).

البيئة الجيولوجية- هذه هي الصخور والمياه الجوفية التي تتأثر بالنشاط الاقتصادي البشري (الشكل 10.2).

في المناطق الحضرية، في النظم البيئية الحضرية، يمكن تمييز مجموعة من الأنظمة التي تعكس مدى تعقيد تفاعل المباني والهياكل مع البيئة، والتي تسمى الأنظمة التقنية الطبيعية(تروفيموف، إبيشين، 1985) (الشكل 10.2). وهي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالمناظر الطبيعية البشرية، ببنيتها الجيولوجية وتضاريسها.

وبالتالي فإن النظم الحضرية هي تركز السكان والمباني والمنشآت السكنية والصناعية. يعتمد وجود الأنظمة الحضرية على طاقة الوقود الأحفوري والمواد الخام للطاقة النووية، ويتم تنظيمها وصيانتها بشكل مصطنع من قبل البشر.

لقد تغيرت بيئة النظم الحضرية، بجزئيها الجغرافي والجيولوجي، بشكل كبير، بل أصبحت في الواقع كذلك صناعي،هنا تنشأ مشاكل استخدام وإعادة استخدام الموارد الطبيعية المشاركة في التداول والتلوث وتنظيف البيئة، وهنا يوجد عزل متزايد للدورات الاقتصادية ودورات الإنتاج عن التمثيل الغذائي الطبيعي (دوران الكيمياء الجيوكيميائية الحيوية) وتدفق الطاقة في النظم البيئية الطبيعية. وأخيرا، فمن هنا أن الكثافة السكانية والبيئة المبنية هي الأعلى، والتي تهدد ليس فقط صحة الإنسان،ولكن أيضًا من أجل بقاء البشرية جمعاء. صحة الإنسان هي مؤشر على نوعية هذه البيئة.

النظم البيئية الاصطناعية ( noobiogeocenoses أو النظم البيئية الاجتماعية ) هي مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش في ظروف من صنع الإنسان. وعلى عكس النظام البيئي، فإنه يتضمن مجتمعًا إضافيًا من الأقران يسمى مرض noocenosis .

Noocenosis هو جزء من النظام البيئي الاصطناعي، بما في ذلك وسائل العمل والمجتمع ومنتجات العمل.

التكاثر الزراعيهو تكاثر حيوي أنشأه الإنسان بشكل مصطنع لأغراضه الخاصة بمستوى معين وطبيعة الإنتاجية.

حاليًا ، حوالي عشرة بالمائة من الأراضي تشغلها الفطريات الزراعية.

على الرغم من حقيقة أنه في التكاثر الزراعي، كما هو الحال في أي نظام بيئي طبيعي، هناك مستويات غذائية إلزامية - المنتجون والمستهلكون والمحللون الذين يشكلون شبكات غذائية نموذجية، هناك اختلافات كبيرة جدًا بين هذين النوعين من المجتمعات:

1) في الكائنات الزراعية، يتم تقليل تنوع الكائنات الحية بشكل حاد. يحافظ الإنسان على رتابة وفقر الأنواع في التكاثر الزراعي من خلال نظام معقد خاص من التدابير الزراعية. في الحقول، عادة ما يتم زراعة نوع واحد من النباتات، وبالتالي يتم استنفاد عدد الحيوانات وتكوين الكائنات الحية الدقيقة في التربة بشكل حاد. ومع ذلك، حتى أكثر التكاثرات الزراعية استنفادًا تشمل عشرات الأنواع من الكائنات الحية التي تنتمي إلى مجموعات نظامية وبيئية مختلفة. على سبيل المثال، بالإضافة إلى القمح، يشمل التكاثر الزراعي في حقل القمح الحشائش والحشرات - آفات القمح والحيوانات المفترسة، واللافقاريات - سكان التربة والطبقة الأرضية، والفطريات المسببة للأمراض، وما إلى ذلك.

2) الأنواع التي يزرعها الإنسان مدعومة بالانتقاء الاصطناعي ولا يمكنها الصمود في صراع البقاء بدون دعم الإنسان.

3) تتلقى النظم الإيكولوجية الزراعية طاقة إضافية بسبب الأنشطة البشرية، مما يوفر ظروفًا إضافية لنمو النباتات المزروعة.

4) تتم إزالة الإنتاج الأولي النقي من التكاثر الزراعي (الكتلة الحيوية النباتية) من النظام البيئي في شكل محاصيل ولا يدخل في السلسلة الغذائية. يتم منع استهلاكها الجزئي من قبل الآفات بكل الطرق الممكنة من خلال النشاط البشري. ونتيجة لذلك، يتم استنفاد التربة من المعادن الضرورية للحياة النباتية. ولذلك، فإن التدخل البشري في شكل الإخصاب ضروري مرة أخرى.

في التكاثر الزراعي، يضعف تأثير الانتقاء الطبيعي ويعمل الانتقاء الاصطناعي بشكل أساسي، بهدف تحقيق أقصى إنتاجية للنباتات التي يحتاجها الإنسان، وليس تلك التي تتكيف بشكل أفضل مع الظروف البيئية.

وبالتالي، فإن الأمراض الزراعية، على عكس الأنظمة الطبيعية، ليست أنظمة ذاتية التنظيم، ولكن يتم تنظيمها من قبل البشر. الهدف من هذا التنظيم هو زيادة إنتاجية التكاثر الزراعي. ولتحقيق ذلك، يتم ري الأراضي الجافة وتجفيف الأراضي المغمورة بالمياه؛ يتم تدمير الأعشاب الضارة والحيوانات التي تأكل المحاصيل، وتغيير أنواع النباتات المزروعة واستخدام الأسمدة. كل هذا يخلق فوائد فقط للنباتات المزروعة.

على عكس النظام البيئي الطبيعي، فإن التكاثر الزراعي غير مستقر، لأنه ينهار بسرعة لن تصمد النباتات المزروعة أمام المنافسة مع النباتات البرية وستزاحمها.

تتميز التكاثرات الحيوية الزراعية أيضًا بتأثيرها الحاد في توزيع الآفات الحشرية. يتمركزون بشكل رئيسي في شريط الحافة، ويحتلون وسط الملعب بدرجة أقل. ترجع هذه الظاهرة إلى حقيقة أن المنافسة بين الأنواع النباتية الفردية تشتد بشكل حاد في المنطقة الانتقالية، وهذا بدوره يقلل من مستوى ردود الفعل الوقائية في الأخير ضد الحشرات.

المواد السابقة:

*ينطبق مصطلح "النظام البيئي" على الكائنات الحية والبيئات الحيوية ذات الأحجام المختلفة، على سبيل المثال، جذع شجرة ميتة، أو غابة أو بركة، أو محيط. هذه كلها أنظمة بيئية طبيعية. وكمثال على نظام بيئي طبيعي وبسيط نسبيا، فكر في النظام البيئي لبركة صغيرة. يمكن اعتبار النظام البيئي للبركة مكونين رئيسيين.

**الأنظمة البيئية الطبيعية معقدة للغاية، ودراستها باستخدام الطريقة العلمية التقليدية المتمثلة في “التجربة والتحكم” أمر صعب للغاية. ولذلك، يستخدم علماء البيئة النظم الإيكولوجية الدقيقة الاصطناعية المخبرية التي تحاكي العمليات التي تحدث في الظروف الطبيعية.

حوض السمك كنظام بيئي اصطناعي

هناك فكرة خاطئة عن "التوازن" في حوض السمك. لا يمكن تحقيق توازن تقريبي في الحوض من حيث أنظمة الغاز والغذاء إلا إذا كان هناك عدد قليل من الأسماك ويوجد الكثير من الماء والنباتات. في وقت مبكر من عام 1857، أنشأ جيه. وارينجتون "هذا التوازن الرائع والمبهج بين مملكتي الحيوان والنبات" في حوض أسماك سعة 12 جالونًا (54.6 لترًا) يحتوي على العديد من الأسماك الذهبية والقواقع. بالإضافة إلى ذلك، قام بزراعة عدد كبير من نباتات الفاليسنيريا المائية المعمرة، والتي تعمل كغذاء للأسماك. قام ج. وارينغتون بتقييم ليس فقط التفاعل بين الأسماك والنباتات فحسب، بل أيضًا أهمية القواقع آكلة النفايات "في تحلل بقايا النباتات والمخاط"، ونتيجة لذلك "تحول ما كان يمكن أن يكون بمثابة مبدأ سام إلى مادة سامة". وسط خصب لنمو النبات." تنتهي معظم محاولات الهواة لتحقيق التوازن في حوض السمك بالفشل نظرًا لوجود عدد كبير جدًا من الأسماك في الحوض (حالة أولية من الاكتظاظ السكاني). لذلك، يتعين على علماء الأحياء المائية الهواة الحفاظ بشكل دوري على التوازن بشكل مصطنع في الحوض (التغذية الإضافية، والتهوية، والتنظيف الدوري للحوض).

***ربما تكون أفضل طريقة لتخيل نظام بيئي اصطناعي هي التفكير في السفر إلى الفضاء، حيث أن الشخص، الذي يغادر المحيط الحيوي، يجب أن يأخذ معه نظامًا محدودًا بشكل واضح من شأنه أن يوفر جميع احتياجاته الحيوية باستخدام ضوء الشمس كطاقة قادمة من الفضاء المحيط بيئة.

سفينة الفضاء كنظام بيئي اصطناعي

هناك أنواع مفتوحة ومغلقة من المركبات الفضائية.

في نظام مفتوح (بدون تجديد) يسير تدفق المواد والطاقة في اتجاه واحد، وستعتمد حياة النظام على إمداده بالمياه والغذاء والأكسجين. يتم تخزين المواد والنفايات المستخدمة على متن المركبة الفضائية حتى إعادتها إلى الأرض أو إلقائها في الفضاء (!).

في مغلق في جميع المعلمات (باستثناء الطاقة)، ​​يخضع النظام لتداول المواد، والتي، تمامًا مثل تدفق الطاقة، يمكن تنظيمها باستخدام آليات خارجية. اليوم، تستخدم جميع المركبات الفضائية تقريبًا نظامًا مفتوحًا بدرجات متفاوتة من التجديد.